Pil teknolojisi yıllar içinde çok yol kat etti. dronlar gibi gadget'lar ve akıllı telefonlar, gelişmiş modern pil teknolojisi olmadan pratik olmazdı.
Ancak, piller her zaman daha iyi olabilirdi!
Katı hal piller bir sonraki büyük gelişme gibi görünüyor ve bunları kullanan ürünler çok yakında. Bu, şimdi bunların ne olduklarını ve neden önemli olduklarını öğrenmenin tam zamanı demektir.
“Katı Hal” Ne Anlama Geliyor?
İster kurşun asitli araba aküsü, ister alkalin tek kullanımlık ürünler veya bir telefonda lityum polimer piller olsun, hepsi sıvı elektrolit kullanır. Elektrolit, pilin iki dahili terminalini birbirine bağlayan iletken bir maddedir. Elektronlar elektrolit içinden akar ve pilin bir elektrik yükü oluşturmasına veya onu boşaltmasına izin verir.
Katı hal pil, geleneksel sıvı elektrolit yerine katı bir elektrolit kullanır. İki pil teknolojisi arasındaki tek temel fark budur. Kulağa yeterince basit geliyor, ancak mühendisler ve bilim adamları, elektrolit görevi görebilecek katı bir malzeme bulmak için onlarca yıldır uğraşıyorlar.
Katı Hal Pillerin Nesi Zor?
Seramik ve lityum metaller gibi çeşitli malzemeler, katı hal elektrolitleri olarak potansiyel sunar. Sorun, seramik yaklaşımın zayıf pil performansıyla sonuçlanmasıdır. Lityum metaller umut vericidir, ancak ölümcül bir kusuru vardır. Pil şarj edilip boşaldıkça, elektrolit boyunca metal “dendritler” büyür. Pil kısa devre yapabilir ve bir tehlikeye dönüşebilir.
Bu sorunlara pratik ve ekonomik olarak uygulanabilir çözümler bulmak, son birkaç yıldır birçok şirketin ve araştırma ekibinin görevi olmuştur. Şimdi bu çalışma meyvesini vermek üzere.
Neden tüm bu zahmete katlanıyorsunuz? Katı hal pillerin geleneksel pillere göre vaat ettiği avantajlara bir göz atalım.
Güvenlik
Piller büyük miktarda enerji depolar ve bu enerjinin kontrolsüz bir şekilde açığa çıkma tehlikesi her zaman vardır. . Bu olduğunda, yangın, patlamalar ve diğer istenmeyen sonuçlar anlamına gelebilir. Katı hal piller, dendrit sorununun çözüldüğünü varsayarsak, daha güvenli ve daha kararlı olmayı vaat ediyor. Bir kere yanıcı değiller, bu yüzden pil yangınları geçmişte kalmalı.
Bu sadece arabalar ve insansız hava araçları gibi elektrikli araçlar için önemli değil, aynı zamanda akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar gibi kişisel elektronik cihazlar için de geçerlidir. Her yıl elektronik cihazlarındaki pil yangınları nedeniyle birçok insan yaralanmaktadır. Sonuç olarak tüm evler kül oldu!
Şarj Hızı
Modern lityum piller etkileyici hızlarda şarj edin doldurabilir, ancak yine de doldurmaları uzun zaman alıyor. yukarı. Her şey ters gitmeden önce geleneksel bir lityum iyon pile ne kadar enerji dökebileceğinizin bir sınırı vardır. Katı hal piller, şu anda kullandığımız pillerden altı kat daha hızlı şarj olmayı vaat ediyor. Bu, telefonunuzu beş dakika veya elektrikli arabayı 15 yılda %80 şarj etmek içinde boştan tama şarj etmek anlamına gelir.
Enerji Kapasitesi ve Boyutu
Lityum iyon piller şu anda halka satılan herhangi bir pil türünün en yüksek enerji yoğunluğuna sahiptir. Yine de benzinden çok daha az yoğundur. Katı hal piller, pilleri gazla aynı seviyeye getirmese de, hacim başına enerji yoğunluğunu iki katından fazlasını vaat ediyor.
Başka bir deyişle, telefonunuzdaki pili katı hal modeli kullanarak değiştirdiyseniz, teorik olarak boyutunu büyütmeden iki kat daha uzun süre çalışabilir. Bu, menzil kaygısı nedeniyle olabileceği kadar popüler olmayan elektrikli araçlar için bir başka büyük satış noktasıdır.
Ömür ve Dayanıklılık
Mevcut lityum iyon pillerin çoğu çalışmaya başlar yaklaşık 500 tam şarj-deşarj döngüsünden sonra bozulmak üzere. Bu noktadan sonra pil kapasitesini kaybetmeye başlar zar zor hiç şarj tutabilene kadar. Artık sızdırmaz pillere sahip olma eğiliminde olan akıllı telefonlarda bu, cihaz ömrüne katı bir sınır getiriyor. Katı hal pilleri bu sınırı büyük ölçüde artırmayı vaat ediyor. Beş katı kadar.
Dolayısıyla, günlük kullanımda tipik bir telefon pilinin iki ila üç yıl sonra bozulmaya başlayabildiği durumlarda, katı hal pili, onbeş sene 'e kadar nominal kapasitesinde kalır. Pil değiştirmenin son derece maliyetli olduğu elektrikli otomobillerde, bu, bu sınıf araçların sahip olma maliyeti üzerinde çarpıcı bir etkiye sahip olabilir.
Katı Hal Pil Zayıf Yönleri
Tüm bunlar gerçek olamayacak kadar iyi geliyorsa, teknolojiye yönelik birkaç uyarı var. Katı hal pil teknolojisinin yaygın bir şekilde benimsenmesi için bunlardan bazılarının hala çözülmesi gerekiyor.
Katı Hal Pilleri Ne Zaman Satın Alabilirsiniz?
s>
Ticari katı hal pil uygulamalarının zirvesinde olduğunu iddia eden Katı Güç ve Kuantum Manzarası gibi birkaç şirket var.
Toyota, katı hal akülü elektrikli araçlarını 2021 gibi erken bir tarihte satışa çıkarmayı planlıyor. Hem Solid Power hem de QuantumScape, sırasıyla 2022 ve 2024 yıllarında araçlar için akülerin piyasaya sürülmesini hedefliyor. Bu, önümüzdeki birkaç yıl içinde bir pil devriminin başlangıcında olabileceğimiz anlamına geliyor.
Bu, grafen kullanmanın getirdiği olasılıklara girmeden önceydi. Bu harika malzeme, içlerinde sıvı veya katı elektrolitler olsun, daha da iyi piller vaat ediyor. Top oynamak için grafen elde etmek, bilim adamlarını ve mühendisleri beklenenden daha uzun süre atlattı, ancak şimdiden bir hibrit grafen güç bankası satın alabilirsiniz. Gerçekten, gelecek burada.